陳仕林 蒙炎成 胡鈞銘 俞月鳳 李婷婷 張俊輝 陳淵 韋本輝 韋翔華

摘要：【目的】研究免耕保護(hù)性耕作下秸稈覆蓋對(duì)蔗田土壤有機(jī)碳與CO2排放的影響，為旱地蔗田土壤有機(jī)碳庫(kù)調(diào)控管理提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā?018—2019年以秸稈覆蓋第2年宿根蔗田為研究對(duì)象，設(shè)粉壟免耕宿根蔗秸稈覆蓋（SR1）、粉壟免耕宿根蔗無(wú)秸稈覆蓋（SR2）、常規(guī)免耕宿根蔗秸稈覆蓋（CT1）和常規(guī)免耕宿根蔗無(wú)秸稈覆蓋（CT2）4種處理，在甘蔗分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期采集0～15和15～30 cm土層土壤樣品，分析土壤總有機(jī)碳、土壤易氧化有機(jī)碳、土壤微生物量碳及CO2排放通量，并計(jì)算蔗田土壤碳庫(kù)管理指數(shù)（CPMI）。【結(jié)果】秸稈覆蓋提高了免耕蔗田土壤總有機(jī)碳含量，甘蔗收獲后0～15和15～30 cm土層土壤總有機(jī)碳含量SR1處理較SR2處理分別提高33.60%和22.08%，CT1處理較CT2處理分別提高18.13%和42.22%。秸稈覆蓋增加了免耕蔗田土壤易氧化有機(jī)碳含量，甘蔗收獲后SR1處理0～15和15～30 cm土層土壤易氧化有機(jī)碳含量較SR2處理分別提高11.86%和37.78%，CT1處理較CT2處理分別提高54.84%和31.03%。秸稈覆蓋提高了粉壟免耕蔗田土壤微生物量碳含量，甘蔗收獲后SR1處理0～15和15～30 cm土層土壤微生物量碳含量較SR2處理分別提高83.21%和126.43%。秸稈覆蓋改變了免耕蔗田CO2排放通量，SR1處理CO2排放峰值較SR2處理提高26.26%，CT1處理較CT2處理提高79.18%。粉壟免耕提高了蔗田CO2排放通量，粉壟免耕CO2排放峰值是常規(guī)免耕的1.66～2.35倍。秸稈覆蓋提高了蔗田土壤碳庫(kù)管理指數(shù)，0～15和15～30 cm土層碳庫(kù)管理指數(shù)SR1處理較SR2處理分別提高16.99%和55.90%，CT1處理較CT2處理分別提高29.50%和28.53%;秸稈覆蓋下，粉壟免耕0～15和15～30 cm土層碳庫(kù)管理指數(shù)較常規(guī)免耕分別提高67.58%和102.54%。【結(jié)論】秸稈覆蓋提高了粉壟免耕蔗田土壤總有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和微生物量碳及碳庫(kù)管理指數(shù)。該模式可作為旱地蔗田土壤有機(jī)碳庫(kù)調(diào)控的一種重要手段。

關(guān)鍵詞： 保護(hù)性耕作;免耕;秸稈覆蓋;土壤有機(jī)碳庫(kù);蔗田

中圖分類號(hào)： S566.1;S156.92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2021）02-0307-10

Abstract：【Objective】In order to study the effects of straw mulching under no-tillage conservation tillage on the chara-cteristics of soil organic carbon and CO2 emissions in sugarcane fields， and provide scientific basis for the regulation and management of soil organic carbon pool in dryland sugarcane fields. 【Method】From 2018 to 2019， the second year of continuous straw mulching was used as the research object of ratoon sugarcane fields， with smash ridging no-tillage ratoon sugarcane straw mulching（SR1）， smash ridging no-tillage ratoon sugarcane straw mulching（SR2）， and conventional no-tillage ratoon cane straw mulching（CT1） and conventional no-tillage ratoon cane without straw mulching（CT2）? four treatments. Soil samples of 0-15 cm and 15-30 cm soil layers were collected during the sugarcane tillering， elongation and maturity periods. Total organic carbon， easily oxidizable organic carbon， microbial biomass carbon and CO2 emission flux were analyzed， and the sugarcane soil carbon pool management index（CPMI） was calculated. 【Result】Straw mul-ching increased the total organic carbon content of no-tillage sugarcane fields. After sugarcane harvest， the soil total organic carbon of 0-15 cm and 15-30 cm soil layer was increased by 33.60% and 22.08% in SR1 treatment compared with SR2 treatment， respectively. Compared with CT2 treatment， soil layers of 0-15 cm and 15-30 cm in CT1 treatment increased by 18.13% and 42.22% respectively. Straw mulching increased the oxidizable organic carbon content of the soil in no-tilla-ge sugarcane fields. After sugarcane harvest， SR1 treatment increased the oxidizable organic carbon content of 0-15 cm and 15-30 cm soil layers by 11.86% and 37.78% respectively compared with SR2 treatment. The content of oxidizable organic carbon in 0-15 cm and 15-30 cm soil layers in CT1 treatment increased by 54.84% and 31.03% respectively compared with CT2 treatment. Straw mulching increased the soil microbial biomass carbon content in smash ridging no-tillage sugarcane fields. After sugarcane harvest， SR1 treatment increased by 83.21% and 126.43% of soil microbial biomass carbon content in 0-15 cm and 15-30 cm soil layers compared with SR2 treatment， respectively. Straw mulching changed the CO2 emission flux of no-tillage sugarcane fields. The peak CO2 emissions of SR1 treatment increased by 26.26% compared with SR2 treatment. Compared with CT2 treatment， CT1 treatment increased by 79.18%. Smash ridging no-tillage improved the CO2 emission flux of sugarcane fields. The peak CO2 emission of Fenlong no-tillage was as 1.66-2.35 times as that of conventional no-tillage. Straw mulching improved the soil carbon pool management index of sugarcane fields. The carbon pool management index of 0-15 cm and 15-30 cm soil layers in SR1 treatment increased by 16.99% and 55.90% compared with SR2 treatment， respectively. Compared with CT2 treatment， CT1 treatment increased by 29.50% and 28.53%， respectively. Under the straw mulching， the carbon pool management index of the 0-15 cm and 15-30 cm soil layers of the smash ridging no-tillage soil layer increased by 67.58% and 102.54% respectively compared with the conventional no-tillage. 【Conclusion】Straw mulching can increase soil total organic carbon， oxidizable organic carbon， microbial biomass carbon content and soil carbon pool management index in smash ridging no-tillage sugarcane fields. This model can be used as an important means to regulate the characteristics of soil organic carbon pool in dryland sugarcane field.

Key words： conservation tillage; no-tillage; straw mulching; soil organic carbon pool; sugarcane field

Foundation item： Project of the Ten，Hundred and Thousand Talent of the New Century in Guangxi（2018221）;Guangxi Innovation Driven Key Project（Guike AA17204037-3）; Innovation Team Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences（Guinongke 2018YT08， Guinongke 2021YT040）

0 引言

【研究意義】廣西是我國(guó)甘蔗主產(chǎn)區(qū)之一，甘蔗產(chǎn)量高低及品質(zhì)優(yōu)劣對(duì)平衡甘蔗市場(chǎng)供應(yīng)意義巨大（李楊瑞和楊麗濤，2009）。但亞熱帶紅壤山區(qū)季節(jié)性干旱、土壤貧瘠、生產(chǎn)條件落后等因素嚴(yán)重制約了廣西的甘蔗生產(chǎn)（李炳楊，2018;楊星星等，2020）。土壤總有機(jī)碳作為土壤的重要組成部分，是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一（鄭梓萱和曾辰，2017），其微小變化可能影響土壤CO2的排放（陳朝等，2011;黃濤等，2013）。傳統(tǒng)翻耕頻繁擾動(dòng)土壤結(jié)構(gòu)，易造成水土流失，改變土壤碳庫(kù)及養(yǎng)分分布（胡鈞銘等，2018a）。合理的農(nóng)田管理措施對(duì)調(diào)控土壤碳庫(kù)和溫室氣體排放具有積極作用（Chplot et al.，2015;Gao et al.，2015;Garcia-Franco et al.，2015）。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上通過(guò)免少耕或地表覆蓋等保護(hù)性耕作減少土壤侵蝕，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)（田慎重等，2010）。因此，研究秸稈覆蓋下保護(hù)性耕作對(duì)蔗田土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響，對(duì)改善蔗田土壤有機(jī)碳庫(kù)管理具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】秸稈還田既可解決秸稈廢棄物資源化利用難題，又可改善土壤有機(jī)碳活性和微生物多樣性，增加土壤有機(jī)質(zhì)（劉定輝等，2008;崔鳳娟等，2012），已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中（呂凱等，2019）。卜玉山等（2010）在春玉米和春小麥上的研究認(rèn)為，秸稈覆蓋后，農(nóng)田土壤溫度下降且水分不易流失，是提高土壤總有機(jī)碳含量的重要原因。李蓉蓉等（2017）在黃土高原旱塬區(qū)的研究表明，秸稈覆蓋顯著增加麥田0～10和10～20 cm耕作層土壤總有機(jī)碳及微生物量碳含量。王改玲等（2017）研究表明，秸稈覆蓋可提高土壤碳庫(kù)管理指數(shù)，是改善土壤碳庫(kù)的主要途徑之一。葉新新等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田后腐解產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)被土壤微生物分解、吸收，微生物大量繁殖，對(duì)土壤微生物量碳含量提高效果明顯。王旭東等（2020）通過(guò)Meta-analysis法研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)秸稈覆蓋后，土壤環(huán)境得到改善，土壤總有機(jī)碳含量顯著增加，增幅可達(dá)7.7%～14.6%?；矢Τ驶莸龋?020）通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，秸稈還田與氮肥協(xié)同作用可顯著提高土壤總有機(jī)碳含量和易氧化有機(jī)碳含量。劉穎穎等（2020）研究認(rèn)為，秸稈與紫云英協(xié)同還田改變了土壤養(yǎng)分供給，對(duì)稻田土壤總有機(jī)碳的提高效果優(yōu)于秸稈單獨(dú)還田?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來(lái)，粉壟深旋耕技術(shù)在甘蔗生產(chǎn)上得到較廣泛的應(yīng)用（韋本輝等，2011），粉壟深旋耕可打破犁底層，適于提高旱地土壤蓄水（李華等，2013;李軼冰等，2013）。但目前有關(guān)秸稈覆蓋下粉壟耕作對(duì)紅壤黏土蔗田土壤有機(jī)碳庫(kù)影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以粉壟耕作秸稈覆蓋第2年宿根蔗田為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)宿根蔗田不同時(shí)期土壤總有機(jī)碳含量、土壤易氧化有機(jī)碳含量、土壤微生物量碳含量、CO2排放及耕層土壤碳庫(kù)管理指數(shù)變化的深入研究，科學(xué)評(píng)估秸稈覆蓋對(duì)粉壟蔗田土壤有機(jī)碳的影響，為旱地蔗田土壤有機(jī)碳庫(kù)調(diào)控管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試甘蔗品種為桂糖42號(hào)。供試秸稈為豆科秸稈（干基含N 1.63%、P 0.17%、K 1.86%），由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。試驗(yàn)選用豆科秸稈而未采用蔗葉還田，是因?yàn)槎箍凭G肥和豆科作物秸稈易于腐解，便于直接覆蓋還田（胡鈞銘等，2018b），而蔗葉還田操作難度大，且蔗葉表面具有蠟質(zhì)，腐解緩慢，難以大面積實(shí)施應(yīng)用（樊保寧等，2020）。

1. 2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018—2019年在廣西南寧隆安縣那桐鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗(yàn)新植蔗田設(shè)粉壟耕作和常規(guī)耕作（對(duì)照）2種耕作方式，每種耕作方式設(shè)秸稈覆蓋和無(wú)秸稈覆蓋2種處理，共4個(gè)處理（表1）。每處理3重復(fù)，每處理小區(qū)面積148.5 m2。粉壟耕作2018年3月15日采用粉壟深旋耕機(jī)（五豐1SGL-200）進(jìn)行耕作，深度40 cm;常規(guī)耕作采用拖拉機(jī)旋耕20 cm犁田整地。新植蔗于2018年3月30日下種，行距80 cm，2019年1—2月采收。新植蔗采收后，利用田間蔗蔸進(jìn)行宿根蔗生產(chǎn)，追蹤研究秸稈覆蓋對(duì)粉壟蔗田土壤有機(jī)碳影響的各項(xiàng)指標(biāo)。甘蔗生長(zhǎng)季施用三元復(fù)合肥（氮∶磷∶鉀=16∶16∶16），施肥量2250 kg/ha，甘蔗種植前期（耕作時(shí)同步施肥）底肥占70%，后期（苗期和伸長(zhǎng)期）追施占30%。豆科秸稈于宿根蔗苗期按2252 kg/ha用量覆蓋于甘蔗行間近根部30 cm處。宿根蔗于2019年12月采收。田間管理按廣西雙高甘蔗生產(chǎn)規(guī)范進(jìn)行。

在宿根蔗分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期采用S形多點(diǎn)法采集0～15和15～30 cm土層土壤樣品。在甘蔗全生育關(guān)鍵期進(jìn)行氣體采集，采樣時(shí)間分別為5、6、8、9、10和12月，每月進(jìn)行2次氣體取樣，取樣時(shí)間間隔1 d，共采樣12次，采樣時(shí)間為9：00—11：00，采樣前后記錄氣箱內(nèi)溫度。每個(gè)采樣點(diǎn)在蓋膠塞后用50 mL注射器采樣，共采樣4次，每次采樣間隔10 min。每次試驗(yàn)3次重復(fù)。

1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤總有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測(cè)定（鮑士旦，2000），土壤易氧化有機(jī)碳含量采用KMnO4氧化法測(cè)定（張仕吉等，2016），土壤微生物量碳含量采用氯仿熏蒸—K2SO4提取法測(cè)定（林先貴，2010）。蔗田溫室氣體CO2排放通量采用分離式靜態(tài)箱—?dú)庀嗌V法測(cè)定（鄭佳舜等，2019），碳庫(kù)管理指數(shù)等相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算（徐明崗等，2006）如下：

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行整理并制圖，以SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析（LSD）和Duncans多重檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 秸稈覆蓋對(duì)粉壟蔗田土壤總有機(jī)碳的影響

由圖1可看出，在甘蔗生育期中，除分蘗期SR1處理，成熟期SR2和CT1處理外，其余各處理0～15 cm土層土壤總有機(jī)碳含量均高于15～30 cm土層。分蘗期SR1和CT2處理、伸長(zhǎng)期SR1處理、成熟期CT2處理的土壤總有機(jī)碳含量在0～15和15～30 cm土層間差異顯著（P<0.05，下同）。

在0～15 cm土層土壤中，同種耕作模式下，除伸長(zhǎng)期常規(guī)免耕處理外，其余各處理土壤總有機(jī)碳含量表現(xiàn)為秸稈覆蓋處理顯著高于無(wú)秸稈覆蓋處理。在甘蔗成熟期，秸稈覆蓋顯著提高了免耕宿根蔗田土壤總有機(jī)碳含量，SR1-1處理較SR2-1處理提高33.60%，CT1-1處理較CT2-1處理提高18.13%。秸稈覆蓋條件下，蔗田土壤總有機(jī)碳含量表現(xiàn)為粉壟免耕顯著高于常規(guī)免耕，在分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期，SR1-1處理土壤總有機(jī)碳含量分別為18.93、18.51和18.45 g/kg，較CT1-1處理分別提高50.36%、62.94%和36.16%。

在15～30 cm土層土壤中，同種耕作模式下，除伸長(zhǎng)期常規(guī)免耕處理外，其余各處理土壤總有機(jī)碳含量表現(xiàn)為秸稈覆蓋顯著高于無(wú)秸稈覆蓋。在甘蔗成熟期，秸稈覆蓋顯著提高了粉壟免耕宿根蔗田土壤總有機(jī)碳含量，SR1-2處理較SR2-2處理提高22.08%，CT1-2處理較CT2-2處理提高42.22%。秸稈覆蓋條件下，蔗田土壤總有機(jī)碳含量表現(xiàn)為粉壟免耕宿根蔗田顯著高于常規(guī)免耕。在分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期，SR1-2處理土壤總有機(jī)碳含量分別為20.00、17.01和17.97 g/kg，較CT1-2處理分別提高66.67%、60.32%和30.12%?？梢?jiàn)，秸稈覆蓋或粉壟免耕均能有效提高蔗田土壤總有機(jī)碳含量。

2. 2 秸稈覆蓋對(duì)粉壟蔗田土壤易氧化有機(jī)碳的影響

由圖2可看出，在甘蔗生育期中，除分蘗期SR1和CT1處理外，其余各處理0～15 cm土層土壤易氧化有機(jī)碳含量均高于15～30 cm土層。除分蘗期SR1和成熟期SR2處理外，其余各處理的土壤易氧化有機(jī)碳含量在0～15和15～30 cm土層間差異不顯著（P>0.05，下同）。

在0～15 cm土層土壤中，同種耕作模式下，在分蘗期和伸長(zhǎng)期，秸稈覆蓋處理土壤易氧化有機(jī)碳含量高于無(wú)秸稈覆蓋處理，但差異不顯著。在甘蔗成熟期，秸稈覆蓋提高了免耕宿根蔗田土壤易氧化有機(jī)碳含量，SR1-1處理較SR2-1處理提高11.86%，CT1-1處理較CT2-1處理提高54.84%。秸稈覆蓋條件下，在分蘗期和成熟期，蔗田土壤易氧化有機(jī)碳含量表現(xiàn)為粉壟免耕顯著高于常規(guī)免耕。在分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期，SR1-1處理土壤易氧化有機(jī)碳含量分別為0.39、0.52和0.66 g/kg，較CT1-1處理分別提高160.00%、20.93%和37.50%。

在15～30 cm土層土壤中，同種耕作模式下，秸稈覆蓋處理土壤易氧化有機(jī)碳含量高于無(wú)秸稈覆蓋處理，且在分蘗期和成熟期，SR1-2處理土壤易氧化有機(jī)碳含量顯著高于SR2-2處理。在甘蔗成熟期，秸稈覆蓋提高了免耕宿根蔗田土壤易氧化有機(jī)碳含量，SR1-2處理較SR2-2處理提高37.78%，CT1-2處理較CT2-2處理提高31.03%。秸稈覆蓋條件下，在分蘗期和成熟期，蔗田土壤易氧化有機(jī)碳含量表現(xiàn)為粉壟免耕顯著高于常規(guī)免耕。在分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期，SR1-2處理土壤易氧化有機(jī)碳含量分別為0.55、0.48和0.62 g/kg，較CT1-2處理分別提高243.75%、11.63%和63.16%?？梢?jiàn)，粉壟免耕和秸稈覆蓋均能顯著提高蔗田土壤易氧化有機(jī)碳含量。

2. 3 秸稈覆蓋對(duì)粉壟蔗田土壤微生物量碳的影響

由圖3可看出，在甘蔗各生育期中，除伸長(zhǎng)期SR1、SR2和CT1處理及成熟期CT2處理外，其余處理0～15 cm土層土壤微生物量碳含量均高于15～30 cm土層，且各處理在0～15和15～30 cm土層間差異不顯著。

在0～15 cm土層土壤中，同種耕作模式下，除伸長(zhǎng)期常規(guī)免耕處理外，秸稈覆蓋處理土壤微生物量碳含量均高于無(wú)秸稈覆蓋處理。在甘蔗成熟期，秸稈覆蓋提高了免耕宿根蔗田土壤微生物量碳含量，SR1-1處理較SR2-1處理提高83.21%，CT1-1處理較CT2-1處理提高10.27%。秸稈覆蓋條件下，除分蘗期外，蔗田土壤微生物量碳含量均表現(xiàn)為粉壟免耕顯著高于常規(guī)免耕，伸長(zhǎng)期和成熟期SR1-1處理土壤微生物量碳含量分別為284.25和409.13 mg/kg，較CT1-1處理分別提高146.36%和150.06%。

在15～30 cm土層土壤中，同種耕作模式下，除成熟期CT2處理外，秸稈覆蓋處理的土壤微生物量碳含量均高于無(wú)秸稈覆蓋處理。在甘蔗成熟期，秸稈覆蓋提高了粉壟免耕宿根蔗田土壤微生物量碳含量，SR1-2處理較SR2-2處理提高126.43%。秸稈覆蓋條件下，除分蘗期外，蔗田土壤微生物量碳含量表現(xiàn)為粉壟免耕顯著高于常規(guī)免耕。在伸長(zhǎng)期和成熟期SR1-2處理土壤微生物量碳含量分別為358.81和327.82 mg/kg，較CT1-2處理分別提高128.88%和112.98%?？梢?jiàn)，秸稈覆蓋或粉壟免耕均能顯著提高蔗田土壤微生物量碳含量。

2. 4 秸稈覆蓋對(duì)粉壟蔗田CO2排放的影響

從圖4可看出，在甘蔗整個(gè)生育期內(nèi)，不同處理CO2排放通量表現(xiàn)為SR1>SR2>CT1>CT2。2019年5—12月SR2和CT1處理蔗田土壤CO2排放通量變化趨勢(shì)基本一致，SR1、SR2和CT1處理蔗田土壤CO2排放通量隨甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育呈先增大后減小的變化趨勢(shì)，CT2處理則相反。甘蔗苗期和分蘗期土壤CO2緩慢排放，進(jìn)入伸長(zhǎng)期CO2排放通量大幅增長(zhǎng)，且達(dá)到峰值，然后進(jìn)入成熟期，排放通量開(kāi)始下降。同種耕作模式下，排放通量峰值表現(xiàn)為SR1>SR2，CT1>CT2，SR1處理較SR2處理提高26.26%，CT1處理較CT2處理提高79.18%，表明秸稈覆蓋能促進(jìn)蔗田CO2排放。同種覆蓋處理下，不同耕作模式CO2排放通量表現(xiàn)為SR1>CT1，SR2>CT2，即粉壟免耕CO2排放通量高于常規(guī)免耕，粉壟免耕CO2排放峰值是常規(guī)免耕處理的1.66～2.35倍。

2. 5 秸稈覆蓋對(duì)粉壟蔗田土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的影響

甘蔗不同生育時(shí)期4個(gè)處理中，以CT2為參照土壤，根據(jù)土壤碳庫(kù)管理指數(shù)（CPMI）方法可得到SR1、SR2和CT1各層土壤的碳庫(kù)管理指數(shù)（表2）。由表2可知，在甘蔗分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期，不同處理各土層碳庫(kù)指數(shù)（CPI）均表現(xiàn)為SR1>SR2>CT1>CT2;0～30 cm土層土壤碳庫(kù)指數(shù)平均值總體也表現(xiàn)為SR1>SR2>CT1>CT2。

甘蔗不同生育期中，除伸長(zhǎng)期15～30 cm土層土壤碳庫(kù)管理指數(shù)表現(xiàn)為SR1>CT1>SR2>CT2外，其余各處理均表現(xiàn)為SR1>SR2>CT1>CT2。0～30 cm土層土壤碳庫(kù)管理指數(shù)平均值表現(xiàn)為SR1>SR2>CT1>CT2，表明秸稈覆蓋提高了土壤碳庫(kù)管理指數(shù)。同種耕作模式下，0～15和15～30 cm土層碳庫(kù)管理指數(shù)SR1處理較SR2處理分別提高16.99%和55.90%，CT1處理較CT2處理分別提高29.50%和28.53%。秸稈覆蓋下，粉壟免耕0～15和15～30 cm土層碳庫(kù)管理指數(shù)較常規(guī)免耕分別提高67.58%和102.54%。可見(jiàn)，秸稈覆蓋是改善粉壟免耕蔗田土壤質(zhì)量的主要手段。

3 討論

作物根系在土層的空間布局影響土壤有機(jī)碳的積累，如深松耕作促使玉米根系主要分布于20 cm土層以下（張麗等，2015;Liu et al.，2015），而秸稈覆蓋后，秸稈可被微生物腐解，能提高土壤總有機(jī)碳含量，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累（嚴(yán)昌榮等，2010;楊晶等，2010;關(guān)振寰等，2014）。土壤總有機(jī)碳變化主要發(fā)生在0～30 cm土層，且在0～10 cm耕作層中變化更明顯（Doran et al.，1998;Mikhailova et al.，2000）。本研究結(jié)果表明，秸稈覆蓋或粉壟免耕保護(hù)性耕作均能有效增加蔗田土壤總有機(jī)碳含量，且秸稈覆蓋和粉壟免耕同步實(shí)施對(duì)蔗田土壤總有機(jī)碳含量提高效果最佳。其原因可能是頻繁的土壤耕作易破壞土壤結(jié)構(gòu)，加快土壤有機(jī)質(zhì)分解，不利于土壤總有機(jī)碳積累（Chen et al.，2016），但合理的保護(hù)性耕作有助于改變養(yǎng)分在耕層的分布（蔣發(fā)輝等，2020），且秸稈中碳元素分解與轉(zhuǎn)化是土壤總有機(jī)碳的重要來(lái)源，合理耕作配合秸稈還田對(duì)提升土壤地力有積極作用（Paustian et al.，1997;董珊珊和竇森，2017;閆洪奎和王欣然，2017;田慎重等，2020）。

土壤易氧化有機(jī)碳是考察土壤質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一，受田間管理措施的改變較敏感（Chen et al.，2009）。土壤微生物量碳是土壤中最活躍的因子，易受到耕作方式的影響（陶水龍等，1998;Doran et al.，1998），頻繁耕作會(huì)擾亂土層結(jié)構(gòu)，不利于土壤微生物量碳積累（Nelson et al.，2006）。免少耕等保護(hù)性耕作能增加土壤肥力，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，利于土壤蓄水保墑及土壤環(huán)境的改善（王長(zhǎng)生等，2004）。本研究結(jié)果表明，秸稈覆蓋與粉壟免耕保護(hù)性耕作同步實(shí)施提高了土壤易氧化有機(jī)碳含量和土壤微生物量碳含量。其原因可能是因?yàn)樵囼?yàn)地為蔗田土壤粉壟耕作后的第2年，免耕保護(hù)性耕作對(duì)土層結(jié)構(gòu)擾動(dòng)較小，促進(jìn)了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，為土壤微生物活動(dòng)提供了適宜的環(huán)境條件（崔鳳娟等，2012;哈斯格日樂(lè)等，2019），土壤微生物活動(dòng)頻繁，降解土壤動(dòng)植物殘?bào)w加快，進(jìn)而提升了土壤有機(jī)碳及微生物量碳含量（隋躍宇等，2009）;秸稈還田經(jīng)腐解后，轉(zhuǎn)化為外源有機(jī)物料進(jìn)入土壤被微生物吸收和利用，微生物繁殖加快，促使有機(jī)質(zhì)向土壤活性碳庫(kù)輸入（田慎重等，2010;張英英等，2017），也有助于提高土壤易氧化有機(jī)碳含量和微生物量碳含量。本研究還發(fā)現(xiàn)，土壤微生物量碳含量在甘蔗分蘗期至成熟期隨生育期推移而波動(dòng)，在甘蔗成熟期最高，該變化動(dòng)態(tài)與李云玲等（2004）在玉米地上的研究結(jié)果一致，分析其原因，可能與甘蔗分蘗期和伸長(zhǎng)期生長(zhǎng)旺盛，對(duì)土壤養(yǎng)分需求增多有關(guān)。環(huán)境的改變使植物與土壤微生物養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)加劇，更多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被植物吸收，導(dǎo)致土壤微生物量碳含量下降（江淼華等，2018）。

耕作和秸稈覆蓋是影響農(nóng)田溫室氣體排放的重要管理措施（Pandey et al.，2012）。Busari等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，免耕等保護(hù)性耕作可改變土壤物理、化學(xué)和生物等性質(zhì)，對(duì)減少CO2排放有積極作用（張國(guó)和王效科，2020）。但本研究發(fā)現(xiàn)，粉壟免耕與秸稈覆蓋同步實(shí)施增加了土壤CO2排放。其原因可能是粉壟耕作打破了犁底層，使土壤變得疏松透氣，微生物活動(dòng)頻繁，促進(jìn)了CO2排放（Wei et al.，2017）;此外，土壤有機(jī)質(zhì)分解、植物殘?bào)w腐解和植物根系呼吸等因素也會(huì)影響土壤CO2排放（Oorts et al.，2007），秸稈的腐解加速了微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而增加了CO2排放通量（Bavin et al.，2009;賀京等，2011）。土壤碳庫(kù)管理指數(shù)是反映農(nóng)田管理對(duì)土壤養(yǎng)分和碳庫(kù)動(dòng)態(tài)變化影響的重要指標(biāo)（張國(guó)盛和黃高寶，2005）。碳庫(kù)管理指數(shù)升高可促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的形成和土壤環(huán)境的改善（范如芹等，2010），碳庫(kù)指數(shù)降低則土壤肥力下降，土壤性質(zhì)惡化（郭寶華等，2014）。本研究結(jié)果表明，秸稈覆蓋與粉壟免耕保護(hù)性耕作同步實(shí)施可有效提高土壤碳庫(kù)管理指數(shù)，與陳尚洪等（2008）、展茗等（2009）在稻田上的研究結(jié)果一致。原因可能在于保護(hù)性耕作可降低土壤緊實(shí)度，提高土壤有機(jī)碳活性（張霞等，2018）。同時(shí)，秸稈在高溫高濕環(huán)境下易分解，利于土壤微生物數(shù)量和微生物活度上升，進(jìn)而促進(jìn)土壤活性碳庫(kù)的積累（蔡太義等，2011）。

4 結(jié)論

秸稈覆蓋對(duì)粉壟免耕蔗田土壤質(zhì)量改善有一定的積極作用，可提高土壤總有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和微生物量碳及碳庫(kù)管理指數(shù)，但同時(shí)提高了CO2排放通量。該模式可作為旱地蔗田土壤有機(jī)碳庫(kù)調(diào)控的一種重要手段。

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（責(zé)任編輯 王 暉）